静磁场下SRB生物膜形成及腐蚀电化学行为

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随着磁处理技术不断完善,在食品安全和医疗卫生领域方面得到了广泛应用,作为与日常生活密切相关的腐蚀领域,特别是微生物腐蚀防治,应用安全、无污染的磁场技术处理微生物腐蚀,变成了人们研究的热点。本文通过静磁场下微生物腐蚀机制研究,选取了惰性材料、铁磁性材料和抗磁性材料,探讨了磁场下微生物腐蚀的机理。  通过采用Pt片电极研究了SRB生物膜在有无磁场环境下的吸附行为。结果表明:无磁场下Pt片电极表面覆盖一层很厚的生物膜,生物膜电阻较大,生物膜脱吸附过程进行时间较长。磁场存在下SRB细菌不容易在Pt片电极表面吸附,进而形成的生物膜较薄,生物膜在很短时间内就达到了脱吸附平衡状态,对基体的腐蚀作用较弱。  本文提取了SRB代谢产物胞外聚合物(EPS),在3wt%NaCl溶液中,通过循环双极化曲线和电化学阻抗图谱,研究了磁场对于EPS腐蚀碳钢的影响。在室温下EPS能够抑制碳钢的腐蚀,但是磁场和EPS共存下促进了腐蚀。EPS的脱吸附行为在腐蚀抑制效率上扮演了重要角色,EPS能够迅速的吸附在碳钢表面并形成EPS-Fe络合物,对于抑制腐蚀是有利的。但是磁场存在下,能够剥离碳钢表面吸附的EPS,从而加速了腐蚀。磁场的应用作为一种环境友好型方法,能够控制生物污损。  本论文重点研究了不同磁场强度和不同磁场方向对于SRB腐蚀黄铜的影响,采用失重法、电化学测量和表面分析技术研究了有无磁场环境下在含有SRB的培养基中黄铜的腐蚀行为。结果表明:SRB条件下,黄铜腐蚀失重最大,磁场的加入可以有效地减缓黄铜的腐蚀。SEM及能谱分析和XRD分析表明:静磁场下黄铜表面腐蚀产物膜均匀致密,腐蚀产物为金属硫化物,XPS进一步分析表明,铜的化合价以一价化合物为主;而无磁场时腐蚀产物疏松,腐蚀产物硫化物中,主要为二价铜。静磁场条件下所形成的致密的硫化亚铜腐蚀产物层阻碍腐蚀的发生,有效地减小了黄铜的腐蚀。
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